Ultrasound medical imaging using 2d viscoacoustic full-waveform inversion = Medizinische Bildgebung mit Ultraschall unter Nutzung der 2d viskoakustischen Wellenfeldinversion
In dieser Arbeit führe ich eine ausführliche Literaturrecherche bezüglich der Brustbildgebung mit Ultraschall durch, wobei der Schwerpunkt auf bisherigen Anwendungen der Wellenfeldinversion (WFI) in diesem Forschungsgebiet liegt, untersuche das Potential der zweidimensionalen viskoakustischen WFI mit Hilfe von Rekonstruktionstests mit einem anatomiegetreuen numerischen Brustmodell unter optimalen Bedingungen und prüfe ob sich Datensätze, welche mit dem KIT 3D USCT II, dem ersten automatisierten Brustultraschallsystem mit einer vollständig dreidimensionalen Aufnahmegeometrie, aufgenommen wurden, mit dreidimensionaler WFI ausgewertet werden können. Die synthetischen Tests zeigen, dass die Schallgeschwindigkeit und Dämpfung mit hoher Genauigkeit rekonstruiert werden können, auch wenn niedrige Frequenzen genutzt werden. Die Nutzung niedriger Frequenzen ist in zweierlei Hinsicht von Vorteil, da diese eine hohe Stabilität der Inversion gewährleistet und gleichzeitig den nötigen Rechenaufwand reduziert. Die Durchführbarkeitsstudie befasst sich mit mehreren Herausforderungen, welchen man sich bei der Anwendung der dreidimensionalen WFI stellen muss, wie zum Beispiel die Berücksichtigung der Abstrahl- und Empfangscharakteristik der verwendeten Ultraschallsonden und Bewegungen der Brust während der Messungen. Es sind viel zu wenige Empfänger installiert, weshalb der räumliche Alias-Effekt Artefakte in den Gradienten hervorruft und nur eine sehr geringe Auflösung erreicht werden kann. Ich komme zu dem Ergebnis, dass eine Anwendung der dreidimensionalen WFI auf Daten des KIT 3D USCT II den extrem hohen Rechenaufwand nicht wert ist, da bei einer so stark begrenzten Auflösung das Potenzial der WFI nicht ausgeschöpft werden würde
